吸水樹脂水泥基材料自養(yǎng)護(hù)外加劑的研究

摘　要: 以自制的高分子吸水樹脂(SAP) 作為新型的水泥基材料自養(yǎng)護(hù)外加劑. 利用吸水樹脂優(yōu)良的保水性能來抑制水泥水化早期干燥現(xiàn)象,為水化提供較長時(shí)間內(nèi)持續(xù)、穩(wěn)定的水分供應(yīng)及充分的內(nèi)部相對濕度,保證水化反應(yīng)的順利進(jìn)行,達(dá)到自養(yǎng)護(hù)的目的. 考察了摻加吸水樹脂的水泥試樣的強(qiáng)度、流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間等性能,并通過測定化學(xué)結(jié)合水量研究了吸水樹脂對水泥水化作用的影響. 結(jié)果表明摻加SAP 能夠提高水泥凈漿的水化程度和膠砂試樣的機(jī)械強(qiáng)度, 尤其是對3 天、7 天和28 天三個(gè)齡期的抗折強(qiáng)度均可提高10 %～20 %.

關(guān)鍵詞: 吸水樹脂; 水泥基材料; 自養(yǎng)護(hù)外加劑; 水化

中圖分類號: TU 528. 042 　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A

　　養(yǎng)護(hù)是水泥基材料(混凝土、砂漿等) 生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié). 它可以補(bǔ)充新拌制水泥漿體因外界環(huán)境(溫度、濕度和風(fēng)力等) 影響造成的水分損失,使得內(nèi)部水泥水化反應(yīng)能夠持續(xù)進(jìn)行,防止由于干縮引起應(yīng)力變形和開裂而導(dǎo)致制品的強(qiáng)度、耐久性能等的下降[1 ] . 通常的養(yǎng)護(hù)方法有濕制養(yǎng)護(hù)(噴水、覆蓋濕草袋等) 、噴涂可在水泥材料表面成膜的化學(xué)養(yǎng)護(hù)和覆蓋塑料膜養(yǎng)護(hù). 這類養(yǎng)護(hù)方法不但費(fèi)工費(fèi)時(shí),而且對于結(jié)構(gòu)致密,易早期干縮開裂的高性能混凝土也很難達(dá)到好的養(yǎng)護(hù)效果[2 ,3 ] . 本研究應(yīng)用高分子吸水樹脂(SAP) 作為新型的水泥基材料自養(yǎng)護(hù)外加劑. SAP 在水泥基材料拌制過程中加入,水泥制品可在不需要外部人工養(yǎng)護(hù)的情況下,獲得較好的強(qiáng)度等性能,從而達(dá)到自養(yǎng)護(hù)的目的. 這種新型的自養(yǎng)護(hù)方法不但可以使普通水泥混凝土的養(yǎng)護(hù)工序大為簡化,降低后期的人工養(yǎng)護(hù)成本,而且有望有效地解決高性能混凝土早期自干縮嚴(yán)重和難養(yǎng)護(hù)的問題.

1 　實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 　吸水樹脂的合成與吸液性能測定

　　溶液聚合法合成了3 種具有不同吸鹽水能力的吸水樹脂[ 4～6 ] , 分別為: 聚丙烯酸鈉型吸水樹脂(SAP21) ,某無機(jī)鹽交聯(lián)聚丙烯酸鈉吸水樹脂(SAP22) 和聚丙烯酸- 丙烯酰胺共聚型吸水樹脂(SAP23) . 吸水樹脂均為白色粉末狀, 粒度為150 ～ 200μm.分別測定SAP 在蒸餾水、0. 9 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù), 下同) NaCl 水溶液和水泥漿析出液中的吸液能力. 將一定質(zhì)量的干SAP ( m0 ) 置于待測液體中, 12 h 后用抽濾法將溶脹的吸水樹脂分離出, 稱重( mt ) , 吸液率Q 為

1. 2 　吸水樹脂改性水泥基材料的性能測試

　　水泥膠砂強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)中, SAP 的摻量為水泥的0. 14 %(質(zhì)量比,下同) . SAP 先與水混合溶漲,再與水泥和砂混合,水灰比均為0. 5. 采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(在(20 ±1) ℃,相對濕度≥95 %下養(yǎng)護(hù)一天后,脫模,放入(20±1) ℃水中養(yǎng)護(hù)) 和自養(yǎng)護(hù)(標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)一天脫模后,置于20～25 ℃,相對濕度60 %的室內(nèi),進(jìn)行空氣養(yǎng)護(hù))兩種養(yǎng)護(hù)制度. 性能測試按照GB/ T17671 —1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》進(jìn)行,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量及水泥凝結(jié)時(shí)間測定則按GB/ T1346 —89 進(jìn)行. 水泥凈漿流動(dòng)度按以下方法測定:凈漿水灰比為0. 4 ,采用自制不銹鋼截錐圓模(上口內(nèi)徑36 mm ,下口內(nèi)徑60 mm ,高60 mm ,內(nèi)壁光滑無接縫) 成型,置于跳桌上振動(dòng)20次后,測量凈漿的擴(kuò)散直徑.

　　燒失量法測定硬化水泥凈漿的化學(xué)結(jié)合水量:水泥凈漿試樣(水灰比為0. 4) 在密封條件下養(yǎng)護(hù)到一定齡期,取出中止水化, 105 ℃下干燥至恒重, 1 050 ℃灼燒1 h ,測定試樣的失重量. 扣除新鮮水泥和SAP的燒失量,即為硬化水泥凈漿的化學(xué)結(jié)合水量[7 ] .

2 　結(jié)果與討論

2. 1 　吸水樹脂的吸液性能

　　SAP 具有自身數(shù)十倍乃至上千倍的吸水能力和電解質(zhì)效應(yīng). 溶漲的吸水樹脂會在環(huán)境p H 值或離子濃度變大的情況下釋放出水分[ 8 ] . 對于水泥水化的過程而言,水泥礦物開始水化以后,由于水化生成的陽離子(主要是Ca2 + ) 溶解到水中, 體系的p H值可在數(shù)分鐘內(nèi)達(dá)到12～13. 因此, 如將水泥和已經(jīng)吸水溶漲的SAP 混合,水泥與未被樹脂吸收的自由水反應(yīng),體系溶液p H 值上升, 陽離子滲出,